POKA YOKE SYSTÉM VÝROBY CVS NÍZKÁ TĚLA

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘÍCÍ TECHNIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF CONTROL AND INSTRUMENTATION

POKA YOKE SYSTÉM VÝROBY CVS NÍZKÁ TĚLA POKA YOKE SYSTEM FOR PRODUCTION OVERSEE OF CVS

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR’S THESIS

AUTOR PRÁCE

PETR KLABAL

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO, 2010

Ing. RADEK ŠTOHL, Ph.D.

ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Vysoké učení technické v Brně

Abstrakt Bakalářská práce se zabývá systémem Poka Yoke, který slouží k dosažení nulových vad a omezení kontroly jakosti. Existují různé druhy chyb, z nichž nejčastější jsou chyby způsobené operátorem. Pomocí metody Poka Yoke je možné navrhnout taková opatření, která tyto chyby eliminují. Ve spolupráci se společností IMI International s.r.o., divizí Norgren CZ a pod vedením Production Engineer Petra Štohla a Product Design Engineer Ondřeje Kubernáta se zaměřuji na montáž CVS nízkého ventilu. Při této montáži sleduji práci operátora, který se v jednotlivých krocích může dopouštět různých chyb, které mohou negativním způsobem ovlivnit funkci CVS nízkého ventilu. U každé chyby vyhodnocuji její závažnost a pro nejzávažnější z těchto chyb navrhuji kontrolu práce operátora, která by vedla k jejímu odhalení.

Klíčová slova Poka Yoke, jakost, chyby, FMEA, CVS nízký ventil, snímače, senzory, návrh opatření

3


Abstract Bachelor’s thesis deals with the Poka Yoke system, which is used to achieve zero defects and limitations of quality control. There are different types of mistakes, of which the most common mistakes are caused by the operator. Using the method Poka Yoke it is possible to propose such measures to eliminate mistakes. In cooperation with IMI International s.r.o. company, a division Norgren CZ and led by Production Engineer Petr Štohl and Product Design Engineer Ondřej Kubernát I focuses on the assembly of CVS low valve. In this assembly I monitor to operator, who can make the different mistakes in the individual steps, which may negatively affect the function of CVS low valve. I evaluate the severity for each mistake and for the most serious of these mistakes I suggest the possibility of checking the work of the operator that would lead to its discovery.

Keywords Poka Yoke, quality, mistakes, FMEA, CVS low valve, sensors, draft measure

4


Bibliografická citace KLABAL, P. Poka Yoke systém výroby CVS nízká těla. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2010. 66.s Vedoucí bakalářské práce Ing. Radek Štohl, Ph.D.

5


Prohlášení „Prohlašuji, že svou bakalářskou práci na téma Poka Yoke systém výroby CVS nízká těla jsem vypracoval samostatně pod vedením vedoucího bakalářské práce a s použitím odborné literatury a dalších informačních zdrojů, které jsou všechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedené bakalářské práce dále prohlašuji, že v souvislosti s vytvořením této bakalářské práce jsem neporušil autorská práva třetích osob, zejména jsem nezasáhl nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a jsem si plně vědom následků porušení ustanovení § 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení § 152 trestního zákona č. 140/1961 Sb.“

V Brně dne: 31. května 2010

………………………… podpis autora

Poděkování Děkuji vedoucímu bakalářské práce Ing. Radku Štohlovi, Ph.D. za účinnou metodickou, pedagogickou a odbornou pomoc a další cenné rady při zpracování mé bakalářské práce.

V Brně dne: 31. května 2010

………………………… podpis autora

6


Obsah 1. ÚVOD ............................................................................................................ 9 2. METODA POKA YOKE ............................................................................ 10 2.1 Pojem chyb v metodě Poka Yoke................................................................ 10 2.1.1 Druhy chyb ............................................................................................... 10 2.1.2 Možné zdroje chyb ................................................................................... 12 2.2 Metody řízení návrhu a vývoje .................................................................... 14 3. KONCEPCE FMEA.................................................................................... 16 3.1 Cíle FMEA ................................................................................................. 16 3.2 Sled FMEA procesů .................................................................................... 17 3.3 Aplikace metody FMEA ............................................................................. 17 3.4 Rozdělení FMEA ........................................................................................ 19 3.4.1 FMEA návrhu........................................................................................... 20 3.4.2 FMEA procesu.......................................................................................... 21 4. MONTÁŽ CVS NÍZKÉHO VENTILU ...................................................... 26 4.1 Montážní operace........................................................................................ 27 4.1.1 Pročištění těla ........................................................................................... 27 4.1.2 Nýtování deklu ......................................................................................... 27 4.1.3 Montáž ventilů.......................................................................................... 28 4.1.4 Montáž zásuvky........................................................................................ 28 4.1.5 Montáž kompletu - šroubování.................................................................. 29 4.1.6 Montáž těsnění.......................................................................................... 29 4.1.7 Testování .................................................................................................. 30 4.1.8 Ražení štítků............................................................................................. 30 5. ANALÝZA MONTÁŽE CVS NÍZKÉHO VENTILU ............................... 31 5.1 Popis analýzy.............................................................................................. 31 5.1.1 Krok procesu ............................................................................................ 31 5.1.2 Možný způsob vady .................................................................................. 31 5.1.3 Možný důsledek vady ............................................................................... 32 5.1.4 Závažnost ................................................................................................. 32 5.1.5 Příčina vady.............................................................................................. 32 5.1.6 Výskyt ...................................................................................................... 33 5.1.7 Stávající prevence..................................................................................... 33 5.1.8 Stávající odhalení ..................................................................................... 34 5.1.9 Odhalení ................................................................................................... 34 5.1.10 Míra rizika ......................................................................................... 35 5.1.11 Doporučené opatření.......................................................................... 35 5.1.12 Odpovědnost za doporučené opatření................................................. 35 5.1.13 Termín plnění .................................................................................... 35 5.1.14 Splněno.............................................................................................. 35 5.1.15 Závažnost .......................................................................................... 35 5.1.16 Výskyt ............................................................................................... 36 5.1.17 Odhalení ............................................................................................ 36 5.1.18 Míra rizika ......................................................................................... 36

7


6. VYHODNOCENÍ ZÁVAD ......................................................................... 37 6.1 Výběr problematické operace...................................................................... 37 7. NÁVRHY OPATŘENÍ................................................................................ 40 7.1 Možnosti detekce závad .............................................................................. 40 7.1.1 Strojové vidění.......................................................................................... 41 7.1.2 Fotoelektrické snímače ............................................................................. 43 7.1.3 Ultrazvukové snímače............................................................................... 47 7.1.4 Indukční snímače ...................................................................................... 48 7.1.5 Kapacitní snímače..................................................................................... 50 7.2 Snížení počtu kontrolovaných míst.............................................................. 52 8. VÝBĚR VHODNÉHO NÁVRHU OPATŘENÍ ......................................... 55 8.1 Detekce mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu............................................. 55 8.2 Detekce přítomnosti šroubů......................................................................... 56 8.3 Návrh finálního opatření ............................................................................. 58 9. ZÁVĚR ........................................................................................................ 60 SEZNAM LITERATURY ............................................................................... 61 SEZNAM ZKRATEK...................................................................................... 63 SEZNAM TABULEK ...................................................................................... 64 SEZNAM OBRÁZKŮ ..................................................................................... 65 SEZNAM PŘÍLOH.......................................................................................... 66

8


1.

ÚVOD Cílem mé práce je navrhnout možnosti kontroly práce operátora na vybrané

operace na výrobní lince, při výrobě CVS nízkého ventilu, který slouží jako elektro-ventil, používající se v automobilovém průmyslu. Při této práci se naučím analyzovat závady a jejich důsledky. Zároveň si osvojím vlastnosti a způsoby aplikace metody Poka Yoke, pomocí níž budu navrhovat opatření, potřebná pro tuto výrobní linku. Hlavním úkolem mé práce je snaha docílit nulového výskytu vybraných chyb, které jsou způsobeny především operátorem. Při vypracovávání práce čerpám z odborné české i zahraniční literatury a z informačních materiálů, které mi poskytla společnost IMI International s.r.o., divize Norgren CZ (dále jen jako Norgren). Praktickou část práce se zaměřením na montáž CVS nízkého ventilu a teoretickou část se zaměřením na vyhodnocení závad a návrhu možností kontroly práce operátora konzultuji a diskutuji v pravidelných setkáních s Production Engineer Petrem Štohlem a Product Design Engineer Ondřejem Kubernátem - zástupci společnosti Norgren, kterým bych tímto rád poděkoval za cenné připomínky a spolupráci. Práci dělím do čtyř částí. V první části práce se zabývám teorií Poka Yoke, kterou později využívám k návrhu opatření pro konkrétní chyby, a metodou FMEA, pomoci které se snažím odhalit veškeré možné závady a jejich případné důsledky. Druhý úsek práce obsahuje praktickou část, ve které se zaměřuji na postup a analýzu montáže CVS nízkého ventilu. V další části vyhodnocuji a vybírám nejzávažnější chyby, pro které budu navrhovat možnosti kontroly. V poslední části práce navrhuji různé možnosti kontroly práce operátora na vybrané operace a vybírám nejvhodnější z nich, která bude v případě kladného a ekonomicky výhodného zhodnocení uplatněna v praxi přímo ve firmě Norgren.

9


2.

METODA POKA YOKE Koncepce Poka Yoke [1] existuje již dlouhou dobu v mnoha formách. Byl to

ale japonský inženýr Shigeo Shingo, který dokázal tento koncept v 60. letech 20. století zpracovat do nástroje pro dosažení nulových vad a eliminování kontroly jakosti. Shingo zprvu tyto metody označoval jako „blbuvzdorné“. Později ale zjistil, že tento název odrazuje pracovníky, a proto se rozhodl ho pojmenoval Poka Yoke. Tento japonský výraz znamená „ochrana proti selhání - fail safing“, nebo také „zabraňování chybám - mistake proofing“. Název vznikl složením dvou slov: Poka neúmyslné chyby a Yokeru - vyhnout se. Základní myšlenkou metody Poka Yoke [1] je navrhnout proces výroby tak, aby nebylo možné udělat chybu, nebo aby se chyba dala snadno odhalit a opravit. 2.1

POJEM CHYB V METODĚ POKA YOKE Každý den se na pracovišti naskytne nesčetně mnoho příležitostí, kdy

pracovník může udělat chybu. Tyto chyby potom vedou k vadným výrobkům. Aplikováním metody Poka Yoke [1] na často prováděné operace, které vyžadují pozornost a které pracovník po čase dělá již jen „automaticky“, aniž by o nich přemýšlel, můžeme pracovníkovi usnadnit práci, ale především předejdeme zbytečným chybám, které vznikají právě v důsledku nepozornosti pracovníka. 2.1.1 Druhy chyb Existuje 10 základních druhů chyb [1]: 1. Zapomnětlivost Chyby tohoto typu vznikají, když se operátor dostatečně nesoustředí. Výsledkem většinou bývá chybějící součástka. Opatření - výrobní linka by měla operátora upozornit, že na něco zapomněl

10


nebo operátorovi zamezit přístup k následující operaci. Upozornění může být zvukové nebo světelné. 2. Chyby způsobené neznalostí Operátor není vyškolen k dané práci, tudíž přesně neví co se po něm chce. Opatření - vyškolení, kontrola postupu. 3. Chyby v identifikaci Chyby vznikají pokud nemáme dostatek času ke zjištění potřebných údajů nebo pokud jsou údaje špatně viditelné (špatně čitelný display, velká vzdálenost). Opatření - trénování, pozornost, pečlivost. 4. Chyby způsobené amatéry Nejčastěji se tyto chyby stávají novým pracovníkům, kteří nemají dostatečné zkušenosti. Opatření - dostatečná kontrola. 5. Úmyslné chyby Pracovník vynechá některou operaci, například jen aby splnil požadované výrobní limity. Vlivem vynechání dané operace ale může vzniknout nefunkční nebo jen z části funkční výrobek. Opatření - kontrola, zda byla operace provedena, základní vychování operátora. 6. Neúmyslné chyby Většinou jsou způsobeny nepozorností operátora, který se nesoustředí na práci a myslí na něco jiného. Opatření - pozornost, soustředění.

11


7. Chyby způsobené pomalostí Tyto chyby vznikají na základě pomalého rozhodování. Opatření - budování pracovních návyků, standardizace práce. 8. Chyby způsobené neúplností norem Chyby vznikají pokud nemáme k dispozici potřebné normy, předpisy, instrukce, nebo pokud jsou neúplné. Opatření - kvalitní a dostatečné normy, předpisy a instrukce. 9. Chyby z překvapení Mohou vzniknout, pokud zařízení pracuje jinak, než se od něj očekává. Opatření - kontrola zařízení. 10. Úmyslné chyby Někteří pracovníci mohou dělat chyby schválně (sabotáž). Opatření - základní vychování pracovníka, disciplína.

Chyby se stávají z různých důvodů. Pokud máme dostatek času abychom zjistili kdy a proč se stávají, můžeme jim v tom zabránit použitím metody Poka Yoke. Pokud by chyba mohla teprve nastat, označujeme tento stav jako predikci. Pokud chyba již nastala, označuje se tento stav jako detekce. 2.1.2 Možné zdroje chyb Mezi nejdůležitější zdroje chyb patří [1]: • opomenutí určité činnosti • chyby v pracovních postupech • chybějící díly

12


• vadné díly • zpracování vadné součástky • vadné či nesprávně nastavené nástroje • nedostatečná motivace • omyl • stres

Obecně, jednou z nejčastějších příčin vzniku chyb ve výrobních procesech je selhání obsluhy. Zaměstnanci jsou jen lidé, tudíž od nich nemůžeme očekávat, že svou práci budou dělat s takovou přesností, precizností a rychlostí, jak ji dělají stroje. Jejich výkon se neustále mění. Snížení či zvýšení výkonnosti není ale postupné. Mění se prakticky neustále. Lidé někdy pracují lépe a někdy zase hůře. Tyto změny nelze dopředu předpovídat. Naopak co se týče technických prostředků, předpokládáme pomalé, ale nepřetržité snižování výkonnosti a kvality. Tato „degradace“ končí chybnou funkcí nebo poruchou zařízení. [4] Většinou se pojmem „chyba lidského činitele“ označují veškeré události, při kterých předem plánovaná činnost nemá požadovaný efekt a výsledné selhání proto nemůžeme dát za vinu působení náhodného činitele. Díky tomuto obecnému pojetí ale můžeme jako chybu lidského činitele označit např. i poruchu zařízení, neboť člověk toto zařízení navrhl a vyrobil. Takový přístup je ale velmi nevhodný, protože kvůli němu dochází ke snížení hodnocení úrovně personálu obsluhujícího zařízení. Mnohem lepší definice, která přesněji vymezuje, co lze považovat za chybu lidského činitele, zní následovně [4]: „Chyba obsluhy je chyba v jednání zaměstnance, který neúmyslně, omylem nebo opomenutím přivede zařízení do abnormálního stavu.“ Mezi chyby obsluhy tedy nelze zařadit krádeže, úmyslné poškození zařízení, náhlou indispozici zaměstnance, poruchu na zařízení apod. Svým způsobem se ale také jedná o selhání lidského činitele.

13


2.2

METODY ŘÍZENÍ NÁVRHU A VÝVOJE Existuje řada metod, které uplatňujeme při řízení návrhu a vývoje [5], [6], [8]: •

QFD (Quality Function Deployment - Kvalita funkčního rozmístění)

•

DOE (Design of Experiments – Plánovaný experiment)

•

FTA (Fault Tree Analysis – Analýza stromu poruch)

•

FMEA (Failure Mode and Effect Analysis – Analýza možných způsobů a důsledků závad)

Metoda QFD Metoda QFD [5] se nejčastěji využívá při převodu požadavků zákazníků do základních technických parametrů výrobku. Jejím výsledkem je maticový diagram, který se většinou

nazývá „dům jakosti“. Výsledkem metody QFD je méně

konstrukčních změn, kratší doba vývoje, nižší náklady na výrobu a orientace na zákazníka.

Metoda DOE Plánovaný experiment [6] je zkouška nebo posloupnost zkoušek, ve kterých cílevědomě provádíme změnu vstupních faktorů procesu, abychom mohli pozorovat a identifikovat odpovídající změny výstupní proměnné a tím zlepšit proces či uspokojit zákazníka.

Metoda FTA Patří k preventivním metodám, jejímž cílem je analýza pravděpodobnosti selhání systému [8]. Kvůli tomu se zavádějí preventivní opatření, která zvyšují spolehlivost systému. Jde o grafický návrh systému, který obsahuje popisy možných problémů. které by mohli nastat.

14


Společným charakteristickým rysem těchto metod je to, že dokáží včas upozornit na možné nedostatky a odstraňovat je ještě v průběhu návrhu, což má i nesporné ekonomické výhody. Zachycení nedostatku, způsobeného v projekční přípravě, až u zákazníka, může být mnohonásobně dražší než náklady na odhalení a odstranění neshody před uvolněním do výroby. Mezi nejpoužívanější metody pro odhalování a zabraňování chyb patří tzv. FMEA - Failure Mode and Efect Analysis - Analýza možných způsobů a důsledků závad, které z důvodu jejího významu věnuji samostatnou kapitolu.

15


3.

KONCEPCE FMEA FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) [3] je komplexní metoda rozboru

návrhu výrobku z hlediska možností vzniku jeho poruch v provozu a důsledků těchto poruch pro činnost výrobku spojená s kvantitativním hodnocením závažnosti poruch. Navrhovaný výrobek je uvažován jako funkční systém, který se postupně rozkládá do podsystémů a prvků s cílem identifikovat pro jednotlivé prvky všechny možné typy poruch, jejich příčiny a důsledky pro činnost podsystémů (resp. celkového systému) při daném systému prevence a detekce. 3.1

CÍLE FMEA

Metoda FMEA sleduje tyto základní cíle [3]: 1. Identifikace a vyhodnocení možné závady výrobku (procesu) a důsledku této závady. 2. Určení opatření, která by mohla pravděpodobnost výskytu možné závady omezit. 3.

Vše důkladně zdokumentovat.

16


3.2

SLED FMEA PROCESŮ

Obr.1 Sled FMEA procesů [3]

3.3

APLIKACE METODY FMEA

Metoda FMEA je aplikována v 5-ti následujících krocích [3], [7]: 1. Vytvoření týmu pro aplikaci FMEA 2. Volba objektu zkoumání a zpracování jeho funkčního schématu 3. Analýza rizika 4. Hodnocení rizika 5. Přijetí opatření

1. Vytvoření týmu pro aplikaci FMEA FMEA je týmová práce. Tým by měl být vytvořen ze zkušených pracovníků. Technici by měli mít zkušenosti s návrhy, analyzováním, testováním, montáží, servisem, jakostí atd.

17


2. Volba objektu zkoumání a zpracování jeho funkčního schématu V tomto kroku je zapotřebí: •

vytvořit přehled prvků systému, popsat funkce každého prvku a vazby mezi prvky

•

určit minimální požadovaný stupeň splnění funkcí systému (resp. hranice přijatelnosti) a jeho prvků

•

specifikovat vnitřní a vnější podmínky ve kterých systém funguje, včetně charakteristiky vlivu lidského činitele

3. Analýza rizika Pro všechny části systému zkoumáme: •

všechny možné typy poruch

•

jejich příčiny

•

jejich důsledky Při analýze se vytvoří seznam všech možných závad, které mohou v dané

části systému nastat. Jednotlivě se posuzují potenciální závady a analyzují se jejich příčiny a důsledky. 4. Hodnocení rizika Jednotlivé poruchy se hodnotí podle: •

závažnosti

•

pravděpodobnosti výskytu

•

pravděpodobnosti odhalení Při hodnocení se přiřazují každému z těchto kritérii čísla od 1 do 10.

Vzájemným vynásobením těchto hodnot dostaneme výsledné číslo, které udává stupeň naléhavosti řešení problému. Takto vyhodnocená porucha má většinou velkou míru výskytu, nízké odhalení a závažný dopad na zákazníka.

18


5. Přijetí opatření V tomto kroku přijímáme opatření, která pomáhají předcházet vzniku poruch a jejich rozšíření do dalších častí systému. 3.4

ROZDĚLENÍ FMEA

Metodu FMEA můžeme rozdělit na několik různých druhů [7]: 1. FMEA systému Analyzuje systémy a subsystémy. Zaměřuje se na druhy vad, které jsou způsobené nedostatky systému. 2. FMEA návrhu Analyzuje výrobek dříve, než se začne s výrobou. Zaměřuje se na druhy vad způsobené nedostatky návrhu. 3. FMEA procesu Analyzuje výrobní a montážní procesy. Zaměřuje se na nedostatky procesu výroby nebo montáže. 4. FMEA výrobku Analyzuje současně konstrukci i výrobní proces jako celek. Často je řízena zákazníkem. 5. FMEA servisu a služeb Analyzuje servis dříve, než se dostane k zákazníkovi. Je zaměřena na druhy vad, které jsou způsobené nedostatky systému nebo procesu.

Nejdůležitější podmínkou úspěšného uplatnění metody FMEA [3] je její včasné použití. FMEA by se měla provést předtím, než je možná závada do výrobku či procesu zabudována. Sníží se tak náklady a usnadní práce, než když je výrobek již hotový.

19


V našem případě jsou nejdůležitější FMEA návrhu a FMEA procesu, které si trochu podrobněji rozebereme. Existují tři základní situace, pro které se FMEA vypracovává: 1. Pro nové návrhy a procesy 2. Pro změnu stávajícího návrhu a procesu 3. Pro použití stávajícího návrhu a procesu v novém prostředí

3.4.1 FMEA návrhu Jak již bylo řečeno, FMEA návrhu [3] analyzuje výrobek dříve, než se začne s výrobou. Zajišťuje, aby byly uváženy a řešeny veškeré možné způsoby závad a jejich příčiny či důsledky.

FMEA návrhu omezuje rizika závad tím, že: • vyhodnocuje stávající návrh a vytváří jiné alternativní návrhy • zvyšuje pravděpodobnost, že budou možné závady uváženy již v procesu návrhu • vytváří seznam možných závad podle dopadů na zákazníka • vytváří systém priorit pro zlepšení návrhu FMEA návrhu nespoléhá na řízení procesu, ale bere v úvahu technické a fyzikální meze výrobního procesu: • omezená jakost povrchu • montážní prostor • přístup k nástrojům • tolerance, výkonnost, apod.

20


FMEA návrhu [3] by měla obsahovat požadavky a potřeby zákazníka. Čím podrobněji jsou požadavky definovány, tím lépe se identifikují možné závady a navrhují preventivní opatření. Zákazníkem je konečný uživatel. 3.4.2 FMEA procesu FMEA procesu [3] zajišťuje, že byly vzaty v úvahu a byly řešeny veškeré možné druhy vad a s nimi spojené příčiny. Je to souhrn poznatků o průběhu vývoje procesu.

FMEA procesu: • identifikuje funkce a požadavky procesu • identifikuje možné způsoby závad • hodnotí působení závad na zákazníka • sestavuje seznam možných závad seřazených podle pořadí • zavádí systém priorit FMEA procesu má být vypracována: • před nebo v průběhu posuzování proveditelnosti • před vybavením výroby nástroji • tak, aby brala v úvahu veškeré výrobní operace

FMEA procesu [3] předpokládá, že dokončený návrh bude splňovat původní záměr. Zákazníkem je konečný uživatel. Může jím však také být následující operace výroby. FMEA by měla být průběžně aktualizována podle toho, jak se v průběhu vývoje výrobku objevují další informace.

21


22

Tabulka 1 Kritéria hodnocení závažnosti FMEA procesu [3] Kritéria závažnosti důsledku Tato známka přísluší, když možný Tato známka přísluší, když možný způsob závady vede k vadě patrné způsob závady vede k vadě patrné výrobnímu/montážnímu závodu. finálnímu zákazníkovi. Známka Důsledek Zákazník má být vždy uvažován Finální zákazník má být vždy uvažován jako první. Vyskytují-li jako první. Vyskytují-li se oba případy, použijte větší závažnost. se oba případy, použijte větší (Dopad na výrobu/montáž) závažnost. (Dopad na zákazníka) Velmi vysoké hodnocení závažnosti, když způsob závady Nebo může bez výstrahy 10 Kritický bez výstrahy ohrožuje bezpečný provoz zařízení ohrožovat operátora (stroj nebo sestavu) a/nebo znamená nesplnění závazného předpisu s výstrahou. Velmi vysoké hodnocení závažnosti, když možný způsob Nebo může ohrožovat operátora 9 Kritický s výstrahou závady ohrožuje bezpečný provoz (stroj nebo sestavu) s výstrahou. zařízení a/nebo znamená nesplnění závazného předpisu s výstrahou. Nebo se musí 100% výrobků Zařízení/prvek nefunkční (ztráta šrotovat, nebo se musí Velmi závažný 8 výrobek/prvek opravit v za dobu základní funkce). delší než 1 hodina. Nebo se musí výrobek přetřídit a Zařízení/prvek funguje, ale úroveň část (méně než 100%) výrobků šrotovat, nebo se musí 7 Závažný výkonu je snížená. Zákazník je zařízení/prvek opravit v za dobu velmi nespokojen. od 1/2 do 1 hodiny. Nebo se musí část (<100%) Zařízení/prvek funguje, ale výrobků šrotovat bez třídění, nebo Mírný položky určující pohodlí nefungují. 6 se musí zařízení/prvek opravit v za Zákazník nespokojen. dobu kratší než 1/2 hodiny. Zařízení/prvek funguje, ale prvky Nebo se musí 100% výrobků nebo zařízení/prvků přepracovat mimo podmiňující pohodlí fungují se 5 Nízký linku, ale nemusí jít do sníženým výkonem. Zákazník je opravárenského oddělení. poněkud nespokojený. Úprava/skřípot a drnční prvku Nebo se výrobek musí přetřídit bez Velmi nízký 4 neodpovídá. Vady si všimne šrotování a část (<100%) se musí většina zákazníků (přes 75%). přepracovat. Úprava/skřípot a drnční prvku Nebo se musí část (<100%) výrobků Nepatrný 3 neodpovídá. Vady si všimne 50% přepracovat bez šrotování, na zákazníků. lince, ale mimo normální pozici. Úprava/skřípot a drnční prvku Nebo se musí část (<100%) výrobků Zanedbatelný neodpovídá. Vady si všimnou přepracovat bez šrotování, na lince 2 kritičntí zákazníci (méně než 25%). a na normální pozici. Nebo žádný dopad, nebo nepatrná Žádný Žádný znatelný důsledek. 1 obtíž v operaci nebo pro operátora.


23

Tabulka 2 Kritéria hodnocení odhalitelnosti FMEA procesu [3] Druhy Návrh rozsahu metod Známka kontroly odhalování A B C Absolutní jistota, že nebude Nedá se odhalit nebo se Téměř vyloučené x 10 odhaleno. nekontroluje. Řízení se provádí jen Velmi Nástroje řízení závadu x nepřímo nebo náhodnými 9 nepravděpodobné pravděpodobně neodhalí. kontrolami. Řízení se provádí jen Nástroje řízení mají malou 8 Nepravděpodobné x vizuální kontrolou šanci závadu odhalit. Velmi nízká Nástroje řízení mají malou Řízení se provádí jen dvojí x 7 pravděpodobnost šanci závadu odhalit. vizuální kontrolou Nástroje řízení mohou závadu Řízení se provádí pomocí Nízká pravděpodobnost x x 6 odhalit diagramů jako je SPC. Řízení se opírá o měření, když součásti opustily pracoviště, nebo kontrolu Nástroje řízení mohou závadu 5 Mírná pravděpodobnost x kalibrem sta procent odhalit součástí, když opustily pracoviště. Odhalování chyb v následných operacích, nebo Poněkud vyšší Nástroje řízení mají dobrou kontrola kalibrem 4 x x prováděná po seřízení a pravděpodobnost šanci závadu odhalit. kontrola prvního kusu (jen po seřizování). Odhalení chyb na pracovišti nebo v následujících operacích vícenásobnými Vysoká Nástroje řízení mají dobrou 3 x x přejímkami: při dodání , pravděpodobnost šanci závadu odhalit. výběru, instalaci, verifikaci. Nedají se převzít neshodné součásti. Odhalení chyb na pracovišti (automatické měření s Velmi vysoká Nástroje řízení téměř s 2 x x automatickým pravděpodobnost jistotou závadu odhalí. pozastavením). Nemůže propustit neshodné díly. Neshodné součásti se nedají Nástroje řízení odhalí závadu vyrobit, protože prvek byl Téměř jistota x 1 návrhem procesu/výrobku s jistotou. proti vzniku vad zajištěn. Odhalení

Kritéria

Druhy kontroly: A. zajištěno proti chybám

B.Kontrola kalibrem

C.Ruční kontrola


Tabulka 3 Kritéria hodnocení výskytu FMEA procesu [3] Pravd. vady Možné četnosti závad ≥ 100 na 1000 kusů Velmi vysoká: Neustálé závady 50 na 1000 kusů 20 na 1000 kusů Vysoká: Časté závady 10 na 1000 kusů 5 na 1000 kusů Mírná: Občasné závady 2 na 1000 kusů 1 na 1000 kusů 0,5 na 1000 kusů Nízká: Poměrně málo závad 0,1 na 1000 kusů Vzácná: Závada je nepravděpodobná. ≤ 0,01 na 1000 kusů

24

Ppk Bodování <0,55 10 ≥ 0,55 9 ≥ 0,78 8 ≥ 0,86 7 ≥ 0,94 6 ≥1 5 ≥ 1,1 4 ≥ 1,2 3 ≥ 1,3 2 ≥ 1,67 1

Všechny chyby, které mohou při výrobě a montáži vzniknout by se měly kontrolovat. Některé chyby se ale vyskytují tak málo (nebo se ještě vůbec nestaly), takže se nekontrolují. Nejčastěji se kontrolují chyby, které se vyskytují často, dají se hůře odhalit a jejich možný důsledek je závažný. U všech chyb se číselně hodnotí jejich závažnost, výskyt a odhalení (viz tabulky 1-3). Vynásobením těchto jednotlivých čísel získáme tzv. míru rizika, která je pro nás směrodatná. Právě tato míra rizika udává priority, podle kterých by se měly chyby řešit. Míru rizika si určuje každý výrobce sám. Záleží ale také na zákazníkovi, jak jsou pro něj možné závady nebezpečné. Protože i závady, které mají nízkou míru rizika mohou mít na určité přístroje a zařízení kritický vliv, záleží tedy především na postoji zákazníka. Minimální nebo téměř žádnou míru rizika požaduje např. letecký, vesmírný či jaderný průmysl, pro který by selhání byť jen jednoho zařízení, přístroje nebo jen jediné součástky, mohl mít katastrofické následky. Proto jsou přístroje v těchto odvětvích tak drahé. Některé výrobky (nejčastěji se jedná o spotřební elektroniku) mohou mít stejné vlastnosti, ale velmi odlišnou cenu. To je způsobeno převážně kontrolou jednotlivých chyb, které se mohou při výrobě a montáži vyskytnout.


Závažnost, výskyt a odhalení chyb lze vylepšit opatřeními, díky kterým bude výsledná míra rizika dané chyby nízká. Tato opatření ale mohou být velice nákladná. To se také nakonec odrazí v konečné ceně [2] výrobku. Ne nadarmo se říká, že za kvalitu se platí.

25


4.

MONTÁŽ CVS NÍZKÉHO VENTILU Ve spolupráci s firmou Norgren a pod vedením technologa Petra Štohla a

konstruktéra Ondřeje Kubernáta jsem se zaměřil na montáž CVS nízkého ventilu. Při této montáži sleduji práci operátora, který se v jednotlivých krocích může dopouštět různých chyb. Mým úkolem je vyhodnotit nejzávažnější z těchto chyb a navrhnout možnosti kontroly práce operátora. Abych lépe porozuměl montáži nízkého ventilu, byly mi dány k dispozici technické materiály a dokumentace [9], podle kterých jsem mohl popsat celý postup montáže.

Obr.2 3D model nízkého ventilu [10]

26


4.1

MONTÁŽNÍ OPERACE Montáž nízkého ventilu se provádí v osmi montážních krocích. Při každém

kroku může operátor udělat nesčetně mnoho chyb. Tyto chyby nemusí mít na fungování ventilu žádný vliv, ale na druhou stranu mohou způsobit i naprostou nefunkčnost ventilu. 4.1.1 Pročištění těla Před vlastní montáží nízkého ventilu je nejdříve zapotřebí vložit tělo do čistícího přípravku a pomocí stlačeného vzduchu profouknout otvory ventilů, abychom se zbavili případných nečistot jako jsou např. prach a špony, které by mohly vadit při montáži ventilu a mohly by samotný ventil kontaminovat. Pokud jsou v těle nějaké nečistoty, je to chyba dodavatele. Jestliže zůstaly v těle nečistoty i po pročištění, je možné že byly nečistoty k tělu natolik připevněné, že je samotné čištění

nedokázalo odstranit. Většinou je ale chyba na straně

operátora, neboť nepročistil tělo důkladně. Může ale také dojít k poklesu tlaku v čistícím přípravku. Mezi prevence patří opatření u dodavatele, vstupní kontrola a proškolení operátora. Stávajícím opatření pro odhalení je vizuální kontrola. Jako doporučené opatření bych pro tento krok navrhl připojit k čistícímu přípravku dva kartáče, na které by se tělo nasadilo a při profukování by se zároveň tyto kartáče otáčely, čímž by se od těla odstranily i více připevněné nečistoty. 4.1.2 Nýtování deklu V tomto kroku se na tělo pokládají z horní strany dvě membrány, které slouží k ochraně ventilů. Pokud by se do ventilů dostala voda nebo jiné nečistoty, mohlo by dojít ke snížení hodnoty IP. V náročnějších provozních podmínkách by potom mohly ventily přestat částečně či úplně pracovat.

27


Následně se tělo vloží do nýtovacího stroje a senzorovou hlavou se otestuje přítomnost membrán. Pokud jsou membrány na těle nasazeny, vložíme na ně dekl a najedeme s celým tělem do nýtovacího stroje, kde se postupně zanýtuje první a druhý nýt. Nejzávažnější chybou v této operaci jsou otřepy po nýtování. Otřepy totiž mohou proniknout do ventilů a ventily kontaminovat, čímž mohou zapříčinit potenciální nefunkčnost ventilů. Pokud po nýtování zůstanou otřepy, může to být chyba dodavatele, protože odlitek těla nemusel být dostatečně očištěný. Otřepy také mohou být zapříčiněny vlivem špatného nastavení nýtovacího stroje. Mezi prevence a odhalení patří proškolení operátora a vizuální kontrola. 4.1.3 Montáž ventilů V této části montáže vkládáme do těla dva ventily. Ventily musíme vložit tak, aby nezasilikovaný otvor ve ventilu dosedl na trn uvnitř těla (pokud by ventil na trh nedosedl, vyčníval by z těla ven). Tento trn slouží jako pojistka k tomu, aby nebylo možné vložit ventily do těla pootočené o nějaký úhel. Při montáži ventilu musíme dávat pozor, zda není poškozeno těsnění ventilu. Těsnění by mohlo být zdeformované nebo naříznuté. Vlivem poškozeného těsnění může dojít ke snížení hodnoty IP. Tato vada je chybou dodavatele. Opatřením pro odhalení je vizuální kontrola. Mezi prevence patří vstupní kontrola a opatření u dodavatele. 4.1.4 Montáž zásuvky Při montáži zásuvky se nejdříve do přípravku v lisu vloží čtyři o-kroužky (těsnění). Na tyto o-kroužky se nasadí zásuvka a pomocí lisu se o-kroužky zalisují do zásuvky. Poté se ručně vsadí zásuvka do těla ventilu a na CVS lisu se zásuvka na doraz zalisuje.

28


Mezi nejzávažnější chyby této operace patří chybějící nebo špatně nasazený (skřípnutý) o-kroužek. Za tyto chyby odpovídá operátor a jejich důsledkem je možné snížení hodnoty IP. Jakmile se zásuvka na tělo nasadí a zašroubuje, není již možné chybějící nebo vadné o-kroužky odhalit. Prevencí je proškolení operátora, chyba se odhalí pouze vizuální kontrolou. 4.1.5 Montáž kompletu - šroubování Při kompletaci se do krajních otvorů zásuvky vloží čtyři šrouby a momentovým šroubovákem (jedná se o hliníkový odlitek – dotahovací síla je stanovena na 2,2 Nm – vyšší hodnota není vhodná – měkký materiál) se zašroubují v přesně daném pořadí (šrouby se vždy dotahují do kříže, čímž se sníží riziko nerovnoměrného dosednutí). Nejčastější chybou, které se operátor v tomto kroku dopouští je, že šrouby řádně nedošroubuje. V tom případě může být ventil potenciálně nefunkční, neboť kontakty zásuvky nemusí být dostatečně propojené s ventilem. Operátor tedy musí vizuálně zkontrolovat, jestli není mezi zásuvkou a tělem mezera. 4.1.6 Montáž těsnění Gumové těsnění ve tvaru brýlí se umísťuje do drážky na spodní straně těla. Těsnění musí být v drážce přesně umístěno, jinak se může ventil stát potenciálně nefunkčním. Zdeformované či poškozené těsnění je dodavatelskou chybou. Prevencí je vstupní kontrola a opatření u dodavatele. Opatřením pro odhalení je vizuální kontrola. Při koncovém testování nízkého ventilu, kdy se ventil vkládá do testovacího zařízení, dokáže testovací zařízení odhalit nepřítomnost gumového těsnění pomocí mikro spínače, které gumové těsnění při vložení do testovacího zařízení sepne, neboť mírně vyčnívá.

29


4.1.7 Testování Při testování umístíme zkompletovaný výrobek do testovacího zařízení, kde se provede test vysokým napětím, testy odporu, funkčnosti a úniku. 4.1.8 Ražení štítků Poslední operací montáže nízkého ventilu je naražení štítku. Nejčastější chybou, které se operátor dopouští je vyražení chybných údajů na štítek a připevnění tohoto štítku na tělo. Stávající prevence spočívá v proškolení operátora. Vadný štítek lze kontrolovat pouze vizuálně.

30


5.

ANALÝZA MONTÁŽE CVS NÍZKÉHO VENTILU Abychom mohli na jednotlivé chyby, které vznikají při montáži CVS

nízkého ventilu aplikovat metodu Poka Yoke, je nutné nejdříve provést důkladnou analýzu celé montáže. Při této analýze se snažíme podrobně pochopit veškeré výrobní operace a jednotlivé pracovní kroky. Ve firmě Norgren jsem měl možnost sledovat operátora přímo při výrobě CVS nízkého ventilu. Později jsem měl příležitost si celou výrobní linku podrobně prohlédnout. Díky tomu jsem získal přehled o veškerých možných chybách, které by při montáži mohli vzniknout. Pro výrobní linku CVS nízkého ventilu jsem sepsal podrobnou analýzu všech závad, jejich důsledků a příčin (FMEA). 5.1

POPIS ANALÝZY Analýzu montáže CVS nízkého ventilu můžeme rozdělit do několika částí.

Jednotlivé části si nyní popíšeme. (viz příloha FMEA, [3]) 5.1.1 Krok procesu V této části se co nejstručněji uvádí jednotlivé procesy, které se při montáži provádějí. 5.1.2 Možný způsob vady Zde je důležité napsat pokud možno co nejvíce závad, které by se mohli v jednotlivých krocích vyskytnout. Čím podrobnější tato část analýzy bude, tím lépe se dá předejít jejích výskytu při montáži. Závady, které jsou v této části analýzy uvedeny, se mohou ale také nikdy nemusí vyskytnout. Je ovšem lepší sepsat i ty nejméně pravděpodobné způsoby závady.

31


5.1.3 Možný důsledek vady „Možné důsledky závady se definují jako důsledky způsobu závady na funkci, jak je vnímá zákazník.“ Popisujeme důsledky závady tak, jak by je mohl vnímat zákazník jako konečný uživatel. Mezi možné důsledky vad, které se vyskytují při výrobě CVS nízkého ventilu patří: •

nefunkčnost

•

ohrožení funkčnosti

•

potenciálně nefunkční ventil

•

omezená životnost

•

nesplňuje požadavky zákazníka

•

snížená hodnota IP

•

kontaminace ventilu

•

nelze smontovat

5.1.4 Závažnost V tomto kroku analýzy hodnotíme nejzávažnější důsledek závady. Závažnost hodnotíme čísly od 1 do 10. Číslem 1 určujeme závažnost, která nemá žádný znatelný důsledek. Číslem 10 se určuje závažnost, kdy závada ohrožuje bezpečný provoz zařízení. K hodnocení používáme tabulku 1. 5.1.5 Příčina vady Příčiny vady by měli být uvedeny co nejúplněji, aby opatření k nápravě mohla být zaměřena na příslušné příčiny. V našem případě máme pouze 4 typy příčin vad:

32


•

chyba operátora

•

dodavatelská vada

•

chyba při doplňování materiálu

•

špatné nastavení stroje

5.1.6 Výskyt Výskyt určuje pravděpodobnost výskytu dané závady. Výskyt hodnotíme čísly od 1 do 10. Číslem 1 určujeme závady, jejichž výskyt je velmi nepravděpodobný. Číslem 10 se určují neustálé závady, jejichž četnost je velmi vysoká. Pro určení pravděpodobnosti výskytu používáme tabulku 2. 5.1.7 Stávající prevence Stávající prevence zahrnují přiměřené preventivní opatření vztahující se ke způsobu závady. Prevence slouží k předcházení výskytu závad. Stávající nástroje řízení se uplatňují pro stejné nebo podobné návrhy. Tato opatření by jsme se měli snažit co nejvíce zlepšit. Mezi stávající prevence, které se uplatňují při montáži CVS nízkého ventilu patří: •

vstupní kontrola - nejčastěji se spojuje s dodavatelskou vadou. Vstupní kontrolu

může provádět skladník, který přebírá materiál dodaný

dodavatelem, nebo sám operátor před započetím montáže •

opatření u dodavatele - dodavatel musí učinit vlastní opatření, která by zabránila v dodávání vadných částí

•

proškolení operátora - pokud by nebyl operátor dostatečně proškolený, mohl by nesprávně vykonávat svou práci a vznikaly by tak chyby, které by se neustále opakovaly

33


•

pracovní instrukce - pokud by si operátor nebyl při montáži jistý a nevěděl by jak má dále postupovat, má k dispozici na pracovišti pracovní instrukce

•

Quality bulettin - soubor fotek, které důrazně poukazují na správný a neshodný pracovní úkon nebo vady materiálu (fotky OK a NOK jsou umístěny vedle sebe – aby byla vada jasně srozumitelná). Tento dokument se umísťuje na viditelné místo na pracovišti.

•

Poka Yoke systém - pokud je prevence Poka Yoke systém, bylo již v dané operaci zabráněno možnému vzniku chyb. K tomuto typu prevence také patří zablokování následující operace nebo celé montážní linky. Operátor může v práci pokračovat jen tehdy, až provede danou operaci správně

5.1.8 Stávající odhalení Stávající odhalení udává, jakým způsobem lze aktuálně odhalit jednotlivé projevy vady. Mezi stávající odhalení patří: •

vizuální kontrola

•

Bayer test

•

Poka Yoke systém

5.1.9 Odhalení Odhalení udává číselnou hodnotu, která určuje s jakou pravděpodobností lze odhalit závadu. Odhalení hodnotíme čísly od 1 do 10. Číslem 1 určujeme závady, jejichž odhalení je téměř jisté. Číslem 10 se určují závady, jejichž odhalení je téměř vyloučeno. Pro určení pravděpodobnosti odhalení používáme tabulku 3.

34


5.1.10 Míra rizika Míra rizika je hodnota, která určuje celkovou problémovost jednotlivých operací. Tuto hodnotu získáme, pokud vynásobíme mezi sebou závažnost, výskyt a odhalení. Při montáži CVS nízkého ventilu byla hranice míry rizika stanovena na hodnoty 100 a 200. 5.1.11 Doporučené opatření Pokud míra rizika u dané chyby překročí předem stanovenou hranici, je nutné pro daný výrobní krok přezkoumat stávající preventivní opatření a navrhnout nějaké nové doporučené opatření. Záměrem doporučeného opatření je snížení hodnot závažnosti, výskytu a odhalení. 5.1.12 Odpovědnost za doporučené opatření Zapíšeme organizační jednotku a osobu zodpovědnou za každé doporučené opatření. 5.1.13 Termín plnění Datum, kdy došlo k realizaci nového doporučeného návrhu opatření. 5.1.14 Splněno Datum, kdy byla dokončena realizace nového doporučeného opatření. 5.1.15 Závažnost Nová hodnota závažnosti po zavedení doporučeného opatření. Tato hodnota by měla být nižší, než původní hodnota závažnosti.

35


5.1.16 Výskyt Nová hodnota výskytu po zavedení doporučeného opatření. Tato hodnota by měla být nižší, než původní hodnota výskytu. 5.1.17 Odhalení Nová hodnota odhalení po zavedení doporučeného opatření. Tato hodnota by měla být nižší, než původní hodnota odhalení. 5.1.18 Míra rizika Nová hodnota míry rizika po zavedení doporučeného opatření. Tato hodnota by měla být nižší, než původní hodnota míry rizika. V ideálním případě by nová hodnota míry rizika měla klesnout pod předem stanovenou hranici míry rizika.

36


6.

VYHODNOCENÍ ZÁVAD Podrobnou analýzou montáže CVS nízkého ventilu jsme získali přehled o

veškerých možných závadách, které by při montáži mohli vzniknout. Míra rizika byla při montáži CVS nízkého ventilu stanovena na hodnoty 100 a 200, kdy závady překračující hodnotu 200 získávají při řešení prioritu číslo 1. 6.1

VÝBĚR PROBLEMATICKÉ OPERACE Z celkového počtu 106 možných závad které byly analýzou montáže zjištěny,

překračuje 23 závad hodnotu míry rizika 100 a jedna závada hodnotu míry rizika 200. Podle pravidel analýzy závad a jejich důsledků FMEA by se tedy teoreticky měla nejdříve řešit závada překračující hodnotu míry rizika 200. Jedná se o závadu, která vzniká při nýtování deklu a jejím projevem jsou otřepy po nýtování, které mohou kontaminovat ventil a způsobit tak jeho potenciální nefunkčnost. I když by se tato závada měla podle pravidel analýzy závad a jejich důsledků FMEA řešit jako první, rozhodly se zástupci společnosti Norgren vzhledem k aktuálním požadavkům a potřebám zákazníků upřednostnit při řešení závadu jinou. Tento postup je v praxi velmi často využíván. I když jsou na výrobní lince operace s větším rizikem, řeší se prioritně problémy, na které přišel sám zákazník. Takový postup sice není úplně správný, ale z finančního hlediska je pro firmy mnohem výhodnější. Pokud zákazník žádnou závadu neobjeví, nebude žádná reklamace a firma nepřijde o peníze. V takovém případě se mohou prioritně řešit ty problémy, jejichž míra rizika je největší. I z tohoto důvodu je mým úkolem navrhnout opatření pro závadu, jejíž míra rizika má hodnotu 160. Tato závada vzniká při šroubování zásuvky k tělu ventilu, kdy nejčastější chybou, které se operátor v tomto kroku dopouští je, že šrouby řádně nedošroubuje. V tom případě může být ventil potenciálně nefunkční, neboť kontakty zásuvky nemusí být dostatečně propojené s ventilem. Operátor tedy musí vizuálně zkontrolovat, jestli je zásuvka natěsno přilnutá k tělu ventilu a zda někde nevznikla

37


38

mezera. Mezera ale může být natolik malá, že si jí operátor nevšimne. Místo kde mezera vznikne je ovlivněna tvarem zásuvky. Ten totiž nemusí být vždy stejný. Ve většině případů je dokonce zásuvka lehce zdeformovaná a to tak, že je mírně prohnutá nebo vypouklá. V analýze závad a jejich důsledků FMEA má deformace zásuvky míru rizika 80. Míra rizika je v tomto případě tak nízká proto, protože deformace zásuvky je tak malá, že se při správném šroubování zásuvka narovná a je natěsno přilnutá k tělu ventilu. Pokud operátor šrouby řádně nedošroubuje, existují tři možnosti, kde by mohly mezery vzniknout: 1. Mezera mezi šroubem a zásuvkou Pokud je mezera pouze mezi šroubem a zásuvkou, není zásuvka nijak zdeformovaná. Povrch zásuvky i těla ventilu je hladký a bez otřepů, tudíž zásuvka je natěsno přilnutá k tělu ventilu. Po správném zašroubování mezera zcela zmizí. (obr.3a) ) 2. Mezera mezi zásuvkou a tělem ventilu Pokud je mezera mezi zásuvkou a tělem ventilu, je zásuvka mírně prohnutá. Po správném zašroubování mezera zcela zmizí. Pokud by byla zásuvka prohnutá více, mohla by při šroubování prasknout. (obr.3 b) ) 3. Mezera mezi šroubem a zásuvkou a tělem ventilu Pokud je mezera mezi šroubem a zásuvkou i mezi zásuvkou a tělem ventilu, je zásuvka vypouklá. Pokud bude zásuvka vypouklá více, může i po řádném zašroubování zůstat mezera mezi zásuvkou a tělem ventilu a to uprostřed. (obr.3 c) )

a) Obr.3 Místa vzniku mezer

b)

c)


Dle kritérii hodnocení analýzy závad a jejich důsledků FMEA je důsledek této závady velmi závažný. Zařízení může ztratit základní funkci nebo se může stát zcela nefunkčním. Možnost odhalení závady je mírně pravděpodobná. Co se týče četnosti výskytu, spadá tato vada do kategorie občasných závad, kdy z jednoho tisíce kusů zařízení je vadný pouze jeden kus. (viz příloha FMEA, [3]) I přes poměrně nízkou četnost výskytu přišla na tuto závadu několikrát zákaznická reklamace. Z tohoto důvodu má tato operace vyšší prioritu řešení, než operace s větší mírou rizika.

39


7.

NÁVRHY OPATŘENÍ Abychom mohli snížit počet vadných výrobků a tím i počet jejich reklamací,

je nutné zvýšit pravděpodobnost odhalení závady. Mým úkolem je tedy navrhnout opatření, které by dokázalo odhalit mezeru způsobenou nedostatečným zašroubováním šroubu. Navrhnuté opatření musí zároveň splňovat několik požadavků, které mi zadala přímo společnost Norgren. Mezi tyto požadavky patří nízká pořizovací cena, jednoduchá konstrukce, bezkontaktní měření, malé rozměry, jednoduché ovládání a spolehlivost. Zároveň by se neměl výrazně prodloužit čas potřebný k výrobě jednoho výrobku. K odhalování závad se všeobecně používají nejrůznější senzory a snímače, které v daném výrobním kroku sledují kritické a méně významné oblasti. Z rozboru závady jsme zjistily, že při šroubování zásuvky k tělu ventilu existují celkem tři kritické oblasti, ve kterých může vzniknout až devět mezer. Čtyři mezery mezi šroubem a zásuvkou, další čtyři mezery mezi zásuvkou a tělem ventilu na jednotlivých krajích a jedna mezera mezi zásuvkou a tělem ventilu uprostřed. Abychom dosáhli nulového výskytu závady, je tedy nutné zajistit současnou detekci všech míst, kde by mohly případné mezery vzniknout. Součastně s detekcí mezer by bylo vhodné zajistit detekci přítomnosti jednotlivých šroubů. Existuje několik možností jak ověřit přítomnost šroubů a zjistit, zda při šroubování zásuvky k tělu ventilu nedošlo ke vzniku mezer. Ne všechny možnosti ovšem splňují zadané požadavky. 7.1

MOŽNOSTI DETEKCE ZÁVAD Ke zjištění přítomnosti šroubů ale i k odhalení mezer můžeme použít snímače

vzdálenosti a polohy. Mezi tyto snímače patří například snímače indukční, kapacitní, ultrazvukové a optické. Často se také ke zjištění závad používá strojové vidění.

40


Abychom zjistili který snímač je nejvhodnější a nejlépe splňuje zadané podmínky, je nutné zjistit vlastnosti a možnosti použití jednotlivých snímačů a navzájem je mezi sebou porovnat. 7.1.1 Strojové vidění S rozvojem výpočetní techniky a možností zpracovávání většího objemu dat vznikl obor, který se nazývá počítačové vidění [11]. Jeho úkolem je vykonávání automatizované činnosti spojené se zpracováním obrazové informace. Využívání počítačového vidění v průmyslové výrobě označujeme jako strojové vidění. Funkce strojového vidění [11] je velmi podobná funkci lidského oka. Stejně jako lidské oko, tak i kamera zachytí obraz předmětu. Podle předem daného algoritmu je obraz vyhodnocen a na základě výsledku je provedena příslušná operace. Hlavním úkolem strojového vidění je kontrola správnosti provedení výrobní operace [12]. Pomocí strojového vidění lze počítat výrobky, nalézt povrchovou vadu, rozpoznat polohu, měřit rozměry, kontrolovat správnost sestavení, identifikovat barvy či číst texty a kódy. Abychom byly schopní detekovat zároveň mezery na krajích i uprostřed a s nimi i přítomnost šroubů, bylo by nutné použít kameru s velkým objektivem, který by dokázal pokrýt tak velké zorné pole. Cena tak velkých objektivů je ale značně vysoká a ani jejich rozměry nesplňují naše požadavky. Druhou možností by bylo použití tří menších kamerových systémů, kdy dvě kamery by byly na krajích a jedna uprostřed. Ovšem i toto řešení je kvůli použití více kamer značně nákladné a tudíž i nevhodné.

41


Obr. 4 Možnosti rozmístění strojového vidění Pomocí strojového vidění lze mezery a přítomnost šroubů zjišťovat ještě dalším způsobem. Vzhledem k tomu, že s pomocí strojového vidění můžeme měřit rozměry objektů s přesností na setiny milimetrů až mikrometry, mohli bychom měřit rozměry smontovaného ventilu a porovnávat je s rozměry plně funkčního a správně smontovaného ventilu. Bohužel ani tento způsob použití strojového vidění nelze v našem případě uplatnit, neboť neobrobené odlitky těl a zásuvek mají větší rozměrovou toleranci, než by byla velikost případné mezery. Jediným způsoben by bylo měření rozměrů jednotlivých komponent, které by se následně porovnávaly s výsledným rozměrem ve smontovaném stavu. Tato metoda kontroly by byla ale časově velmi náročná a nákladnější než jiné metody. Další nevýhodou strojového vidění je nutnost osvětlení snímaného objektu. Je nutné docílit co největšího kontrastu [13] snímaného objektu s pozadím. A protože mezery mohou vznikat z obou stran, nelze kvůli potřebnému osvětlení nainstalovat kamery proti sobě. Kamery by se totiž navzájem osvítily a nebyly by schopné odhalit jakoukoliv závadu. Ať už při použití jedné nebo více kamer, musel by operátor CVS nízký ventil otáčet, aby kamerový systém mohl zkontrolovat obě strany. V takovém případě by ale bylo nutné učinit další opatření, které by donutilo operátora otestovat CVS nízký ventil z obou stran. Řešením by bylo sestrojit zařízení, které by CVS

42


43

nízký ventil po zkontrolování jedné strany samo otočilo na stranu druhou. Ani toho řešení ale není nejvhodnější. I když by použití strojového vidění dokázalo odhalit vzniklé mezery či nepřítomnost šroubů, byly by náklady spojené s tímto řešením příliš vysoké. Dalším důvodem proč je toto řešení nevhodné jsou rozměry. Přestože rozměry samotné kamery mohou být malé, nesmíme zapomínat na přídavné osvětlení, konstrukci do které bychom museli upnout CVS nízký ventil a kameru s objektivem, monitor či jiné zařízení, které by nás upozornilo na závadu a na její polohu a další. Vzhledem k tomu, že rozměry samotné výrobní linky nejsou velké a kvůli nedostatku místa v budově společnosti Norgren by nebylo možné výrobní linku po rozměrové stránce rozšířit, nelze využití strojového vidění k řešení dané problematiky použít.

Tabulka 4 Výhody a nevýhody strojového vidění Výhody - rychlost - snímání obrazu je rychlejší než ruční měření - universálnost - systém strojového vidění umožňuje provádět na jednom sejmutém obraze několik kontrol a měření najednou - rozlišení - setiny milimetrů až mikrometry - bezkontaktní měření Nevýhody - cena - rozměry - nutnost osvětlení snímaného objektu

7.1.2 Fotoelektrické snímače Jednou z možností jak ověřit přítomnost šroubů a zjistit, zda při šroubování zásuvky k tělu ventilu nedošlo ke vzniku mezer, je použití fotoelektronických snímačů . Ty pracují na principu přeměny světla na elektrickou energii a naopak. Fotoelektrické snímače [14], [15] umožňují vyhodnotit polohu objektů, které odráží nebo přerušují světelný paprsek vycházející z vysílače. Vysílané světlo je modulováno, což zabraňuje ovlivňování jinými světelnými zdroji. Na takovém


principu pracují reflexní a jednocestná závora, s jejíž použitím dokážeme jednoduše odhalit přítomnost šroubů, ale i přítomnost vzniklých mezer. 7.1.2.1 Použití jednocestné optické závory Jednocestné optické závory [14] se skládají z vysílací a přijímací části, které musí být umístěny naproti sobě v optické ose. Pokud mezi vysílačem a přijímačem nic není, je světelný paprsek který vysílač vyzařuje zachycen přijímačem. Pokud se mezi vysílač a přijímač dostane předmět, je světelný paprsek přerušen a dojde k sepnutí přijímače.

Obr. 5 Jednocestná optická závora [16]

7.1.2.2 Reflexní závora Reflexní optické závory [16] pracují na podobném principu jako jednocestné optické závory. Rovněž se skládají z vysílací a přijímací části, ale na rozdíl od jednocestné optické závory jsou umístěny se stejném pouzdře. Světelný paprsek, který je z vysílače vysílán se odrazí od odrazky, která je umístěna na opačné straně optické osy. Odražený paprsek zachytí přijímač, který vyhodnotí změnu stavu výstupního signálu. Vzhledem k tomu, že použité šrouby na CVS nízkém ventilu jsou lesklé a vyslaný světelný paprsek se od nich bude odrážet, mohlo by dojít k falešnému sepnutí. Proto se musí na reflexní závory aplikovat polarizační filtr, díky němuž by se předešlo falešným signálům způsobeným odrazem světelného paprsku.

44


Obr. 6 Reflexní optická závora [16] Pokud bychom se měli rozhodnout mezi jednocestnou optickou závorou nebo reflexní optickou závorou, bylo by lepším řešením zřejmě použití jednocestné optické závory. K součastné detekci všech devíti potenciálních mezer a k detekci přítomnosti čtyř šroubů by bylo potřeba celkem třinácti jednocestných optických závor. To je ovšem z konstrukčního hlediska nemožné, neboť k detekci krajích mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu a mezer mezi šroubem a zásuvkou by bylo zapotřebí mít dvě optické závory nad sebou. Pokud bychom chtěli detekovat ještě přítomnost šroubů, museli bychom mít nad sebou optické závory tři. Vzhledem k rozměrům zásuvky a optické závory je ale nemožné snímat mezery mezi šroubem a zásuvkou a součastně mezi zásuvkou a tělem ventilu. V takovémto uspořádání by se museli optické závory překrývat, což je samozřejmě nemožné.

Obr. 7 Rozmístění fotoelektrických snímačů (mezera-mezera)

45


Jediným možným řešením by bylo použití optických závor k detekci přítomnosti šroubů a pouze mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu .

Obr. 8 Rozmístění fotoelektrických snímačů (šroub-mezera) Pokud bychom ovšem použili toto řešení, byl by celý CVS nízký ventil obklopen jednocestnými optickými závorami a možnost detekce mezer mezi šrouby a zásuvkou by byla naprosto vyloučena, protože by zde již nebylo žádné další místo pro použití dalších snímačů.

Obr. 9 Rozmístění fotoelektrických snímačů Tabulka 5 Výhody a nevýhody fotoelektrických snímačů Výhody - cena - rozměry - necitlivé na barvu a tvar předmětu - bezkontaktní měření Nevýhody - nutnost použití dvou jednotek (vysílač / přijímač) - práce v prašném prostředí

46


7.1.3 Ultrazvukové snímače Pro bezdotykové vyhodnocování polohy se v automatizaci mimo jiné používají i ultrazvukové snímače [14], které pracují na principu měření doby šíření vyslaného a odraženého ultrazvukového impulsu. Tato doba je přímo úměrná vzdálenosti měřeného objektu od ultrazvukového snímače. Stejně jako u optických snímačů existuje i u ultrazvukových snímačů jednocestná a reflexní ultrazvuková závora. Ultrazvukový snímač nelze v našem případě použít ke zjišťování přítomnosti mezer, lze jej ale uplatnit při detekci přítomnosti šroubů a to pomocí reflexní ultrazvukové závory. Její princip je obdobný jako u reflexní optické závory. Snímač se skládá z vysílací a přijímací části, které jsou umístěny ve stejném pouzdře. Ultrazvukový impuls, který je z vysílače vysílán se odrazí od měřeného objektu (v našem případě se jedná o šrouby) zpět k přijímači, který vyhodnotí dobu šíření vyslaného a odraženého impulsu.

Obr. 10 Rozmístění ultrazvukových snímačů Důležitým parametrem u ultrazvukových snímačů je doba odezvy. Zvážímeli, že při použití ultrazvukového snímače by byl samotný snímač jen několik málo centimetrů od měřeného objektu, je pro nás tento parametr nepodstatný, neboť

47


rychlost šíření ultrazvukového impulsu na tak krátkou vzdálenost nijak časově neovlivní výrobu CVS nízkého ventilu. Ultrazvukové snímače umožňují snímat objekty od vzdálenosti dvou centimetrů s vyzařovacím úhlem od šesti stupňů. Pokud by byl ultrazvukový snímač umístěný dále od měřeného objektu, zvětšila by se šířka detekčního paprsku. Ten by se následně místo šroubů mohl odrážet od vrchní části zásuvky. Přesnost ultrazvukových snímačů může dosahovat až několik desetin milimetru.

Tabulka 6 Výhody a nevýhody ultrazvukových snímačů Výhody - cena - rozměry - přesnost - měření materiálu s nepravidelným povrchem - práce v prašném prostředí - bezkontaktní měření Nevýhody - širší detekční paprsek - snímací vzdálenost od 2 centimetrů - delší doba odezvy

7.1.4 Indukční snímače Další snímač který můžeme použít k vyřešení vzniklých závad na CVS nízkém těle je indukční snímač. Princip indukčního snímače [14] je založen na vzájemném působení mezi kovovým předmětem a střídavým elektromagnetickým polem. Aktivním prvkem indukčního snímače je cívka umístěná na jádru poloviny feritového

hrníčku. Z hrníčkového

jádra vystupuje do

vzduchové mezery

elektromagnetické pole, vytvořené průtokem vysokofrekvenčního střídavého proudu generovaného oscilátorem cívkou.

48


Obr. 11 Neaktivní indukční snímač [17] Pokud se v blízkosti aktivní plochy nachází předmět z elektricky vodivého materiálu, dochází k deformaci elektromagnetického pole. Ve snímaném předmětu jsou indukovány vířivé proudy, které odebírají energii z elektromagnetického pole. Tento úbytek energie je poté indukčním snímačem vyhodnocen. [14]

Obr. 12 Aktivní indukční snímač [17]

49


Vzhledem k tomu, že indukční snímače pracují jen s předměty z elektricky vodivého materiálu, můžeme indukční snímače uplatnit pouze při detekci přítomnosti šroubů.

Obr. 13 Rozmístění indukčních snímačů (aktivní-neaktivní)

Tabulka 7 Výhody a nevýhody indukčních snímačů Výhody - cena - rozměry - necitlivé na barvu a tvar předmětu - odolnost proti mechanickému opotřebení - bezkontaktní měření Nevýhody - detekuje pouze kovové materiály

7.1.5 Kapacitní snímače Další z možností jak ověřit přítomnost šroubů v CVS nízkém ventilu je použití kapacitních snímačů. Ty pracují na principu změny kapacity vyvolané přiblížením předmětu v elektrickém poli kondenzátoru.

50


Obr. 14 Aktivní kapacitní snímač Vzhledem k tomu, že kapacitní snímače mohou snímat vodivé i nevodivé předměty, bude kapacitní snímač ovlivněn nejen kovovým šroubem, ale také plastovou zásuvkou. Přiblížením plastové zásuvky ke snímači dojde ke zvýšení kapacity jen změnou dielektrika v rozsahu elektrického pole kondenzátoru. Zvětšení kapacity bude malé a bude závislé na rozměrech a permitivitě přiblíženého předmětu. Spínací vzdálenost bude v tomto případě malá.

Obr. 15 Rozmístění kapacitních snímačů (aktivní-neaktivní) Pokud se ke snímací ploše senzoru přiblíží kovový šroub, vzniknou paralelně k základnímu kondenzátoru dva do série zapojené kondenzátory. Zvětšení kapacity bude větší než v případě s plastovou zásuvkou. Rovněž se zvětší spínací vzdálenost.

51


52

Tabulka 8 Výhody a nevýhody kapacitních snímačů Výhody - cena - rozměry - detekce vodivých i nevodivých materiálů - odolnost proti mechanickému opotřebení - bezkontaktní měření Nevýhody - citlivé na elektromagnetické střídavé pole (zářivky, rádiové vysílače,…) - změna spínací vzdálenosti vlivem zašpinění čelní plochy snímače (prachem, vlhkostí)

7.2

SNÍŽENÍ POČTU KONTROLOVANÝCH MÍST Srovnáním všech snímačů které lze použít při detekci přítomnosti šroubů a ke

zjištění mezer vzniklých při montáži jsme zjistili, že v daném okamžiku není možné navrhnout řešení, které by odpovídalo všem požadavkům, které byly stanoveny společností Norgren. Součastnou kontrolu přítomností šroubů a mezer lze zajistit pouze při použití strojového vidění. To ovšem nesplňuje předem stanovené požadavky. Použití strojového vidění je nevhodné především kvůli vysoké pořizovací ceně a také kvůli svým velkým rozměrům, které by zapříčinily rozšíření výrobní linky po rozměrové stránce. Vzhledem k malým rozměrům CVS nízkého ventilu a k velkému počtu míst, kde by mohli mezery vzniknout, nevedlo by použití ostatních snímačů ani v jednom případě k úplné kontrole CVS nízkého ventilu. Jediným možným řešení by bylo úmyslné zajištění pouze částečné kontroly CVS nízkého ventilu, což by vedlo ke snížení počtu kontrolovaných míst. Vzhledem k tomu, že v analýze závad a jejich důsledků FMEA je možnost vzniku mezer mezi šroubem a zásuvkou, mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu na jednotlivých krajích a mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu uprostřed evidována pod jednotným označením „nedošroubováno“, bylo by také nutné možnost vzniku všech mezer rozdělit na konkrétnější projevy vady a určit u nich samostatnou míru rizika.


Po konzultaci se zástupci firmy Norgren, Production Engineer Petrem Štohlem a Product Design Engineer

Ondřejem Kubernátem, bylo vzhledem

k nemožnosti splnění stanovených požadavků při návrhu řešení rozhodnuto, že po dokončení montáže CVS nízkého ventilu se nebude provádět kontrola mezer, které mohou vzniknout mezi šroubem a zásuvkou a také mezer vznikajících mezi zásuvkou a tělem ventilu uprostřed. Důvodem, proč nebude po dokončení montáže CVS nízkého ventilu prováděna kontrola mezer mezi šroubem a zásuvkou je především nižší míra rizika než u mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu na jednotlivých krajích, ale také to, že kontrola této kritické oblasti by nemusela být vždy sto procentní. Při výrobě zásuvky totiž vznikají na jejích okrajích v oblasti šroubů otřepy, které by mohli zakrýt vzniklou mezeru a tudíž by mohli zabránit její detekci. Stejně jako u mezer mezi šrouby a zásuvkou, tak i u mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu uprostřed je hlavním důvodem pro vyřazení z kontroly nižší míra rizika než u mezer vznikajících mezi zásuvkou a tělem ventilu na jednotlivých krajích.

Obr. 16 Přehled zrušených kontrolovaných míst Tímto snížením počtu kontrolovaných míst vznikne kolem CVS nízkého ventilu dostatečný prostor, který by měl umožnit navrhnout řešení, které by splňovalo všechny požadavky zadané firmou Norgren. V konečné fázi se tedy na CVS nízkém ventilu bude kontrolovat pouze přítomnost šroubů a vznik mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu na jednotlivých krajích.

53


Obr. 17 Přehled kontrolovaných míst

54


8.

VÝBĚR VHODNÉHO NÁVRHU OPATŘENÍ Vzhledem ke sníženému počtu kontrolovaných míst CVS nízkého ventilu se

nám nyní naskýtá několik možností, jak navrhnout opatření, které bude splňovat veškeré požadavky zadané společností Norgren. Při návrhu opatření můžeme využít optické, indukční, ultrazvukové a kapacitní snímače. Naopak nelze při návrhu opatření použít strojové vidění, neboť to jediné nesplňuje předem stanovené základní požadavky. Mezi tyto požadavky patří především rozměry a cena. 8.1

DETEKCE MEZER MEZI ZÁSUVKOU A TĚLEM VENTILU K detekci mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu lze z vybraných snímačů

použít pouze fotoelektrický snímač, konkrétně jednocestnou optickou závoru [14], [16]. Ta se skládá z vysílací a přijímací části, které musí být umístěny naproti sobě v optické ose. Pokud mezi vysílačem a přijímačem nic není, je světelný paprsek který vysílač vyzařuje zachycen přijímačem. Pokud se mezi vysílač a přijímač dostane předmět, je světelný paprsek přerušen a dojde k sepnutí přijímače.

Obr. 18 Detekce mezer optickou závorou

55


8.2

DETEKCE PŘÍTOMNOSTI ŠROUBŮ K detekci přítomnosti šroubů můžeme na rozdíl od detekce mezer mezi

zásuvkou a tělem ventilu použít všechny snímače. I když každý snímač splňuje stanovené požadavky, mezi které patří nízká pořizovací cena, jednoduchá konstrukce, bezkontaktní měření, malé rozměry, jednoduché ovládání a spolehlivost, musíme k návrhu řešení vybrat pouze jeden z nich. Pokusíme se tedy odhalit všechny potenciálně nevhodné situace, při kterých by mohla být ohrožena spolehlivost jednotlivých snímačů a určit snímač, jehož spolehlivost bude nejvyšší. 1. Optické snímače Při použití optických snímačů by mohlo dojít k situaci, kdy nebude šroub dostatečně zašroubovaný a světelný paprsek vyslaný z vysílače by mohl zasáhnout místo hlavy šrouby pouze tělo šroubu. Tím pádem by optický snímač neregistroval žádnou závadu. Důsledkem špatně zašroubovaného šroubu by mohla vzniknout mezera mezi zásuvkou a tělem ventilu. Tato mezera by sice byla dalším snímačem odhalena, avšak spolehlivost optických snímačů při detekci šroubů by nebyla stoprocentní.

Obr. 19 Detekce šroubů optickým snímačem

56


I když je výskyt této situace málo pravděpodobný, snižuje spolehlivost optických snímačů a jejich použití k detekci přítomnosti šroubů tedy není nejvhodnější. 2. Ultrazvukové snímače Vzhledem k tomu, že ultrazvukové snímače umožňují snímat objekty od vzdálenosti dvou centimetrů s vyzařovacím úhlem od šesti stupňů, mohlo by dojít k situaci, kdy by byl ultrazvukový snímač umístěný dále od měřeného objektu. Tím by se zvětšila šířka detekčního paprsku, který by se následně místo šroubů mohl odrážet od vrchní části zásuvky. Z tohoto důvodu není použití ultrazvukových snímačů vhodné k detekci přítomnosti šroubů.

Obr. 20 Detekce šroubů ultrazvukovým snímačem 3. Kapacitní snímače Vzhledem k tomu, že kapacitní snímače mohou snímat vodivé i nevodivé předměty, bude kapacitní snímač ovlivněn nejen kovovým šroubem, ale také plastovou zásuvkou. U kapacitních snímačů lze navíc ovlivnit spínací vzdálenost vlivem zašpinění čelní plochy snímače (prachem, vlhkostí). A protože se může při výrobě CVS nízkého ventilu vyskytovat na výrobní lince prach a nečistoty, mohlo by po čase dojít k zašpinění čelní plochy snímače a tím by byla ohrožena jeho

57


spolehlivost. Z tohoto důvodu je použití kapacitních snímačů k detekci přítomnosti šroubů nevhodné. 4. Indukční snímače Protože indukční snímače pracují jen s předměty z elektricky vodivého materiálu, nemůže být snímač na rozdíl od ultrazvukových či kapacitních snímačů ovlivněn plastovou zásuvkou. To rapidně zvyšuje spolehlivost indukčních snímačů. Pokud se bude v blízkosti aktivní plochy snímače nacházet předmět z elektricky vodivého materiálu, dojde k deformaci elektromagnetického pole. Ve snímaném předmětu budou indukovány vířivé proudy, které odebírají energii z elektromagnetického pole. Tento úbytek energie je poté indukčním snímačem vyhodnocen. [14] Vzhledem k tomu, že použití indukčních snímačů při detekci přítomnosti šroubů zaručuje nejvyšší spolehlivost, můžeme indukční snímače doporučit k návrhu opatření pro detekci přítomnosti šroubů v zásuvce CVS nízkého ventilu. 8.3

NÁVRH FINÁLNÍHO OPATŘENÍ Vzhledem k tomu, že se při montáži CVS nízkého ventilu objevovaly závady

typu mezera mezi zásuvkou a tělem ventilu již dříve, snažili se sami pracovníci společnosti Norgren tyto závady odstranit. Jejich řešením bylo umísťování zkompletovaného výrobku do přípravku, kde se prosvětlovaly rohy zásuvky optickými senzory. Toto řešení ale bylo pouze dočasné a sloužilo jen k testování jeho funkčnosti. Při návrhu řešení, které by detekovalo mezery mezi zásuvkou a tělem ventilu jsem po prozkoumání všech možností došel k závěru, že jediné funkční řešení, které zároveň splňuje stanovené požadavky je totožné s řešením, které bylo navrhnuto samotnými pracovníky společnosti Norgren. Vzhledem k tomu, že testování tohoto řešení dopadlo v minulosti úspěšně, je velice pravděpodobné, že bude v budoucnosti opět umístěno na výrobní linku CVS nízkého ventilu.

58


Jako návrh finálního opatření pro detekci přítomnosti šroubů v zásuvce navrhuji použít indukční snímače, neboť právě tyto snímače splňují všechny požadavky zadané společností Norgren a oproti ostatním snímačům jsou nejspolehlivější. A protože již existuje přípravek, do kterého se vkládá CVS nízký ventil k prosvětlování mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu, bude nejjednodušším řešením, když se do tohoto přípravku namontují také indukční snímače. Tím bude zajištěna stoprocentní kontrola CVS nízkého ventilu.

Obr. 21 Návrh finálního opatření

59


9.

ZÁVĚR V průběhu seznamování se s metodou Poka Yoke, sloužící pro dosažení

nulových vad a omezení kontroly jakosti, s ostatními metodami pro řízení návrhu a vývoje a s metodou analýzy závad a jejich důsledků FMEA, jsem po konzultaci se zástupci společnosti Norgren s Production Engineer Petrem Štohlem a Product Design Engineer Ondřejem Kubernátem vypracoval podrobnou analýzu všech závad, jejich důsledků a příčin pro výrobní linku na výrobu CVS nízkého ventilu. Tato analýza je uvedena v příloze. V této analýze jsem zhodnotil všechny závady a pro každou z nich jsem stanovil tzv. míru rizika, která udává závažnost jednotlivých chyb. Podle této míry rizika jsem vybral nejzávažnější chyby, které by se měly prioritně vyřešit. Většina těchto chyb je způsobena operátorem. Po konzultaci se zástupci společnosti Norgren byly z těchto chyb vybrány ty, které jsou vzhledem k aktuálním požadavkům a potřebám zákazníků nejvíce kritické. Tyto závady vznikají při šroubování zásuvky k tělu ventilu a jedná se o závady typu chybějící šroub a mezera mezi zásuvkou a tělem ventilu. Důsledkem těchto závad se může stát ventil potenciálně nefunkčním. Pomocí metody Poka Yoke jsem navrhnul několik možností kontroly práce operátora, díky kterým lze vybrané závady odstranit. Tím se výrazně sníží počet vadných výrobků, jejich reklamací a celková kontrola výroby CVS nízkého ventilu. Z těchto návrhů jsem vybral indukční snímače k detekci přítomnosti šroubů a optické snímače pro detekci mezer mezi zásuvkou a tělem ventilu, neboť právě tyto návrhy splňovaly všechny požadavky zadané společností Norgren. Mezi tyto požadavky patří nízká pořizovací cena, malé provozní náklady, jednoduché ovládání, jednoduchá konstrukce, malé rozměry, bezkontaktní měření a stoprocentní spolehlivost. Zároveň nesmí navrhnutá opatření výrazněji prodlužovat čas potřebný k výrobě jednoho výrobku. Pokud budou mnou navrhnutá opatření schválena, budou uplatněna v praxi přímo ve firmě Norgren.

60


SEZNAM LITERATURY [1] HIRANO, H., KOGYO SHIMBUN, N. Poka-Yoke - Improving product quality by preventing defects. NKS/Factory Magazine, 1989. 304 s. ISBN 0-915299-31-3. [2] SHINGO, S:, DILLON, A. P. Zero Quality Control: Source Inspection ant the Poka-Yoke System, Productivity Press, 1986. 336 s. ISBN 0-915299-07-0. [3] LANGE, K. A., LEGGET, S. C., BAKER, B. Analýza možných způsobů a důsledků závad (FMEA). 3. vyd. Česká společnost pro jakost, 2001. 72 s. ISBN 8002-01476-6. [4] AUTOMA. KOTEK, L., VOHRALÍKOVÁ, M. Jak zvyšovat spolehlivost lidské obsluhy. FCC Public s. r. o. Praha, 05/2008. ISSN 1210-9592. [on-line]. [cit. 200811-20] http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=37315 [5] P.Q.M., ČESKO-ŠVÝCARSKÁ SPOL. S.R.O.. BLECHARZ, P. Quality Function Deployment. [on-line]. [cit. 2008-12-11] http://www.pqm.cz/qfd.htm [6] P.Q.M., ČESKO-ŠVÝCARSKÁ SPOL. S.R.O.. BLECHARZ, P. Design of Experiments. [on-line]. [cit. 2008-12-11] http://www.pqm.cz/doe.htm [7] P.Q.M., ČESKO-ŠVÝCARSKÁ SPOL. S.R.O.. BLECHARZ, P. Failure Mode and Effect Analysis. [on-line]. [cit. 2008-12-11] http://www.pqm.cz/fmea.htm [8] IKVALITA. LÉVAY, R. Fault Tree Analysis 2005 [on-line]. [cit. 2008-12-11] http://www.ikvalita.cz/tools.php?ID=52 [9] NORGREN. ŠTOHL, P. P-WIN-V-00207[1] CVS - Montáž ventilů [10] NORGREN. ŠTOHL, P., KUBERNÁT, O., SEDLÁK, L. Modernizing of CVS assembly line_ENG [11] AUTOMA. HAVLE, O., Strojové vidění I: Principy a charakteristiky.

61


FCC Public s. r. o. Praha, 05/2008. [on-line]. [cit. 2009-10-11] http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=36550 [12] AUTOMA. HAVLE, O., Strojové vidění II: Úlohy, nástroje a algoritmy. FCC Public s. r. o. Praha, 05/2008. [on-line]. [cit. 2009-10-11] http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=36676 [13] AUTOMA. HAVLE, O., Strojové vidění III: Kamery a jejich části. FCC Public s. r. o. Praha, 05/2008. [on-line]. [cit. 2009-10-11] http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=36925 [14] Martinek, R.. Senzory v průmyslové praxi. 1. vyd. Nakladatelství BEN, 2004. 200 s. ISBN 80-7300-114-4 [15] SIEMENS S.R.O., Fotoelektrické snímače [on-line]. [cit. 2009-10-20] http://www1.siemens.cz/ad/current/index.php?ctxnh=5d9eab6303&ctxp=home [16] BALLUFF CZ S.R.O., Optoelektronické snímače [on-line]. [cit. 2009-10-20] http://balluff.cz/bos_principy-definice.asp [17] BALLUFF CZ S.R.O., Indukční snímače [on-line]. [cit. 2009-10-25] http://www.balluff.cz/bes_principy-funkce-definice.asp

62


SEZNAM ZKRATEK FMEA

Analýza možných způsobů a důsledků závad

QFD

Kvalita funkčního rozmístění

DOE

Plánovaný experiment

FTA

Analýza stromu poruch

63


SEZNAM TABULEK Tabulka 1: Kritéria hodnocení závažnosti FMEA procesu ...................................- 22 Tabulka 2: Kritéria hodnocení odhalitelnosti FMEA procesu ..............................- 23 Tabulka 3: Kritéria hodnocení výskytu FMEA procesu .......................................- 24 Tabulka 4: Výhody a nevýhody strojového vidění ...............................................- 43 Tabulka 5: Výhody a nevýhody fotoelektrických snímačů ..................................- 46 Tabulka 6: Výhody a nevýhody ultrazvukových snímačů ....................................- 48 Tabulka 7: Výhody a nevýhody indukčních snímačů ...........................................- 50 Tabulka 8: Výhody a nevýhody kapacitních snímačů ..........................................- 52 -

64


SEZNAM OBRÁZKŮ Obrázek 1 : Sled FMEA procesů ..........................................................................- 17 Obrázek 2 : 3D model nízkého ventilu .................................................................- 26 Obrázek 3 : Místa vzniku mezer ...........................................................................- 38 Obrázek 4 : Možnosti rozmístění strojového vidění ............................................- 42 Obrázek 5 : Jednocestná optická závora ...............................................................- 44 Obrázek 6 : Reflexní optická závora ....................................................................- 45 Obrázek 7 : Rozmístění fotoelektrických snímačů (mezera-mezera) ...................- 45 Obrázek 8 : Rozmístění fotoelektrických snímačů (šroub-mezera) .....................- 46 Obrázek 9 : Rozmístění fotoelektrických snímačů ...............................................- 46 Obrázek 10 : Rozmístění ultrazvukových snímačů ...............................................- 47 Obrázek 11 : Neaktivní indukční snímač ..............................................................- 49 Obrázek 12 : Aktivní indukční snímač .................................................................- 49 Obrázek 13 : Rozmístění indukčních snímačů (aktivní-neaktivní) .......................- 50 Obrázek 14 : Aktivní kapacitní snímač .................................................................- 51 Obrázek 15 : Rozmístění kapacitních snímačů (aktivní-neaktivní) ......................- 51 Obrázek 16 : Přehled zrušených kontrolovaných míst ..........................................- 53 Obrázek 17 : Přehled kontrolovaných míst ...........................................................- 54 Obrázek 18 : Detekce mezer optickou závorou .....................................................- 55 Obrázek 19 : Detekce šroubů optickým snímačem ...............................................- 56 Obrázek 20 : Detekce šroubů ultrazvukovým snímačem ......................................- 57 Obrázek 21 : Návrh finálního opatření...................................................................- 59 -

65


SEZNAM PŘÍLOH FMEA - CVS nízké ventily

66

POKA YOKE SYSTÉM VÝROBY CVS NÍZKÁ TĚLA

Recommend Documents